專利名稱：立體循環(huán)一體化氧化溝污水處理設(shè)備及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于利用生化技術(shù)處理污水的設(shè)備，特別涉及一種立體循環(huán)一體化氧化溝污水處理設(shè)備及其操作方法。
目前公知的一種氧化溝污水處理技術(shù)是二十世紀(jì)50年代開發(fā)的，主要由氧化溝、二沉池和污泥回流系統(tǒng)組成，它是活性污泥處理方法的一種形式。最初利用氧化溝處理技術(shù)的裝置是帕斯維爾(Pasveer)氧化溝裝置，見附圖4，此后又開發(fā)出各種不同形式的氧化溝裝置，如卡羅塞(Carrousel)氧化溝裝置，見附圖5，以及奧貝爾(Orbal)氧化溝裝置等，見附圖6。
這些氧化溝裝置的共同特點是氧化溝是平面循環(huán)封閉式的溝渠，使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置推動混合液(污水和活性污泥組成)沿水平方向在閉合式渠道中進(jìn)行連續(xù)循環(huán)；污水和微生物的停留時間長，有機(jī)污染物的負(fù)荷低；氧化溝能夠通過低限度的操作和維護(hù)，穩(wěn)定地達(dá)到有機(jī)物和總懸浮固體的有效去除。沉淀池與氧化溝分建，通過污泥泵將沉淀污泥回流到氧化溝內(nèi)。其主要缺點是由于曝氣設(shè)備的能力所限，氧化溝的深度較淺，通常水深為1-3米，占地面積大。因此，在土地資源緊缺的國家或地區(qū)使用受到制約。
二十世紀(jì)八十年代末，美國開發(fā)了另一種公知的氧化溝污水處理方法-----一體化氧化溝(Integral oxidation Ditch簡稱I.O.D)，見附圖7。它是一種將傳統(tǒng)氧化溝裝置的污水曝氣凈化和混合液的沉淀/分離合并為一體(沉淀池直接設(shè)置在氧化溝溝道中)，以實現(xiàn)污泥的無泵回流。該方法與傳統(tǒng)氧化溝裝置所用的方法相比，省掉了污泥回流系統(tǒng)。其缺點是二沉池建于循環(huán)溝道中，增加了水流阻力，對曝氣設(shè)備的要求提高。運行調(diào)節(jié)性能差。由于反應(yīng)池中混合液仍然呈水平方向連續(xù)循環(huán)，受曝氣能力的限制，水深一般不超過3米，因此，仍存在占地面積過大的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種流態(tài)方式上全新、更節(jié)約占地面積、進(jìn)一步節(jié)省能耗的立體循環(huán)一體化氧化溝污水處理設(shè)備及其操作方法。
本發(fā)明的設(shè)備由氧化溝和固液沉淀分離器組成，其特征在于所述的氧化溝是立體循環(huán)式氧化溝，其是由隔板將氧化溝分成上下兩部分，上部為好氧區(qū)，下部為缺氧區(qū)；在立體循環(huán)氧化溝上部分的一側(cè)壁上開有進(jìn)水口，在進(jìn)水口的前方安裝有曝氣轉(zhuǎn)刷；所述的固液沉淀分離器是一矩形容器，其底部混合液進(jìn)入口呈斜開口，在上部的側(cè)壁上設(shè)有溢流堰和出水口，在另一側(cè)壁上，且位于立體循環(huán)氧化溝下部處開有污泥回流口；固液沉淀分離器是安裝在立體循環(huán)氧化溝的側(cè)壁上，固液沉淀分離器的出水口在立體循環(huán)氧化溝的上部分，污泥回流口在立體循環(huán)氧化溝的下部分。
所述的固液沉淀分離器安裝在立體循環(huán)氧化溝的側(cè)壁上，是指壁上開有進(jìn)水口對面的側(cè)壁。
所述的隔板是安裝在固液沉淀分離器和立體循環(huán)氧化溝的內(nèi)側(cè)壁之間，并且隔板的兩端分別與立體循環(huán)氧化溝的側(cè)壁和固液沉淀分離器的內(nèi)側(cè)壁之間留有使水暢通循環(huán)的溝道；或隔板分別與立體循環(huán)氧化溝的側(cè)壁和固液沉淀分離器的內(nèi)側(cè)壁密閉連接，在隔板兩端分別開有使水暢通循環(huán)的孔。
所述的固液沉淀分離器的污泥回流口，是設(shè)在溢流堰和出水口對面的側(cè)壁上。
所述的固液沉淀分離器上進(jìn)一步在污泥回流口的上方開有一口，并在口處連接一供部分混合液流入的中心管。
本發(fā)明的固液沉淀分離器是一矩形容器，在位于立體循環(huán)氧化溝下部適當(dāng)高度處開有污泥回流口，借助氧化溝內(nèi)混合液向下流時產(chǎn)生的流體力學(xué)特性，使污泥自動回流到氧化溝內(nèi)，污泥回流方式獨特，泥水分離效果好，實現(xiàn)污泥回流的無動力消耗。固液分離器依混合液進(jìn)入之不同方式可分為兩種結(jié)構(gòu)如下結(jié)構(gòu)一，混合液進(jìn)口位于立體氧化溝下部，混合液只從此處進(jìn)入分離器；結(jié)構(gòu)二，保留結(jié)構(gòu)一的前提下，在污泥回流口的上方開有一口，并在口處連接一定尺寸的中心管，以供部分混合液流入。
本發(fā)明立體循環(huán)一體化氧化溝污水處理操作方法是城市生活污水或某些工業(yè)廢水首先由進(jìn)水口進(jìn)入裝有微生物群體(活性污泥)的立體循環(huán)一體化氧化溝上部，通過曝氣轉(zhuǎn)刷裝置使被攪動的污水與微生物群體充分混合，在此區(qū)，混合液呈好氧狀態(tài)，可有效地降解有機(jī)物并將氨氮氧化為硝態(tài)氮(硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮)；然后，混合液通過側(cè)邊的溝道或孔向下流入立體循環(huán)一體化氧化溝的下部，在此區(qū)，混合液呈缺氧狀態(tài)，在反硝化菌的作用下將硝態(tài)氮還原為氮氣而從水中去除；反硝化以有機(jī)物為碳源，如COD，因此可同時將部分有機(jī)物去除。
部分混合液從固液沉淀分離器底部的混合液進(jìn)入口進(jìn)入固液沉淀分離器中；或，當(dāng)立體循環(huán)氧化溝內(nèi)活性污泥濃度較大時，讓部分從固液沉淀分離器的中心管進(jìn)入固液沉淀分離器中的混合液，與從固液沉淀分離器底部進(jìn)入口進(jìn)入固液沉淀分離器中的混合液一起經(jīng)沉淀區(qū)(混合液進(jìn)入口與污泥回流口之間的區(qū)域)，進(jìn)行固液分離。
混合液經(jīng)固液分離后，與進(jìn)水等量的上清液經(jīng)溢流堰由出水口排出，污泥則通過流體力學(xué)的作用，由污泥回流口回流到立體循環(huán)一體化氧化溝內(nèi)。混合液在動能和勢能相互轉(zhuǎn)換的過程中，又通過另一側(cè)邊的溝道向上流入立體循環(huán)一體化氧化溝的上部，這樣在立體循環(huán)一體化氧化溝的上部和下部間呈立體循環(huán)流動。如此循環(huán)往復(fù)，污水得以凈化。
本發(fā)明的設(shè)備及其操作方法具有如下優(yōu)點1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，構(gòu)造簡潔，運行操作與維護(hù)十分簡單，人工要求少，易于實現(xiàn)自動化控制。
2.立體循環(huán)式氧化溝內(nèi)混合液上下循環(huán)流動，因而可有效提高氧化溝水深，與現(xiàn)有氧化溝相比占地面積可減少50％左右。
3.立體循環(huán)式氧化溝可同步完成有機(jī)物的去除和生物脫氮。在上部，混合液是好氧狀態(tài)，可有效地降解有機(jī)物并將氨氮氧化為硝態(tài)氮(硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮)。在底層呈缺氧狀態(tài)，在反硝化菌的作用下將硝態(tài)氮還原為氮氣而從水中去除。反硝化以有機(jī)物為碳源，因此可同時將部分有機(jī)物去除。由于本立體循環(huán)氧化溝的底層與空氣隔絕，無現(xiàn)有氧化溝缺氧段的空氣復(fù)氧現(xiàn)象，有利于形成缺氧狀態(tài)，反硝化效率高。與現(xiàn)有氧化溝相比，有效容積可減少30％左右。
4.本發(fā)明中固液沉淀分離器安裝在溝的一端，對溝內(nèi)循環(huán)的混合液流動沒有任何影響。在適當(dāng)高度設(shè)置污泥回流口，借助氧化溝內(nèi)混合液下向流時產(chǎn)生的流體力學(xué)特性使污泥自動回流到氧化溝內(nèi)，污泥回流方式獨特，泥水分離效果好，實現(xiàn)污泥回流的無動力消耗。
下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。


圖1.本發(fā)明設(shè)備的示意圖。
圖2.本發(fā)明不帶中心管的固液沉淀分離器示意圖；A.平面示意圖； B.立體示意圖。
圖3.本發(fā)明帶中心管的固液沉淀分離器示意圖；A.平面示意圖； B.立體示意圖。
圖4.帕斯維爾(Pasveer)溝示意圖。
圖5.卡羅塞(Carrousel)氧化溝示意圖。
圖6.奧貝爾(Orbal)氧化溝示意圖。
圖7.現(xiàn)有一體化氧化溝(Integral oxidation Ditch簡稱I.O.D)示意圖。
圖中標(biāo)示1.進(jìn)水口2.曝氣轉(zhuǎn)刷3.水平面4.溢流堰5.出水口6.固液沉淀分離器 7.污泥回流口8.混合液進(jìn)入口9.隔板 10.溝道 11.中心管 12.二沉池 13.隔墻14.集水管 15.懸浮污泥層實施例1一立體循環(huán)一體化氧化溝，由隔板將氧化溝分成上下兩部分，且兩邊留有溝道，上部為好氧區(qū)，下部為缺氧區(qū)；在立體循環(huán)氧化溝上部分的一側(cè)壁上開有進(jìn)水口，在進(jìn)水口的前方安裝有電機(jī)帶動的曝氣轉(zhuǎn)刷；由一塊斜板將固液沉淀分離器的混合液進(jìn)入口遮擋成傾斜的開口，在其上部的側(cè)壁上設(shè)有溢流堰和出水口，在另一側(cè)壁上，且位于立體循環(huán)氧化溝下部處開有污泥回流口。
將含有COD為200～900mg/l，氨氮為65mg/l，SS為130～500mg/l的污水由進(jìn)水口泵入裝有取自城市污水處理廠回流污泥的立體循環(huán)式氧化溝，整個運行過程中，保持立體循環(huán)一體化氧化溝內(nèi)活性污泥濃度為2000～6000mg/l，水溫為5～30℃，pH為6～9。
通過曝氣轉(zhuǎn)刷裝置使被攪動的污水與微生物群體(活性污泥)充分混合，在此區(qū)，混合液呈好氧狀態(tài)，有機(jī)物得到有效地降解，氨氮在上部溝道內(nèi)發(fā)生硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，在底部硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氮氣而從水中逸出，完成了生物脫氮過程。部分混合液從固液沉淀分離器底部的混合液進(jìn)入口進(jìn)入固液沉淀分離器中；混合液經(jīng)固液沉淀分離器的混合液進(jìn)入口與污泥回流口之間的沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離；混合液經(jīng)固液分離后，與進(jìn)水等量的上清液經(jīng)溢流堰由出水口排出，污泥則通過流體力學(xué)的作用，由污泥回流口回流到立體循環(huán)一體化氧化溝內(nèi)?；旌弦涸趧幽芎蛣菽芟嗷マD(zhuǎn)換的過程中，又通過另一側(cè)邊的溝道向上流入立體循環(huán)一體化氧化溝的上部，這樣在立體循環(huán)一體化氧化溝的上部和下部間呈立體循環(huán)流動。如此循環(huán)往復(fù)，污水得以凈化。
出水中COD為30～90mg/l，氨氮為0～5mg/l，SS為13～50mg/l，達(dá)到了國家生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
實施例2.
將含有COD為800～900mg/l，氨氮為65mg/l，SS為130～500mg/l的污水由進(jìn)水口泵入裝有取自城市污水處理廠回流污泥的立體循環(huán)式氧化溝，整個運行過程中，保持立體循環(huán)一體化氧化溝內(nèi)活性污泥濃度為6000～8000mg/l，水溫為5～30℃，pH為6～9。
采用實施例1的立體循環(huán)一體化氧化溝的裝置，但采用帶有中心管的固液沉淀分離器，讓部分從固液沉淀分離器的中心管進(jìn)入固液沉淀分離器中的混合液，與從固液沉淀分離器底部進(jìn)入口進(jìn)入固液沉淀分離器中的混合液一起經(jīng)沉淀區(qū)(混合液進(jìn)入口與污泥回流口之間的區(qū)域)，進(jìn)行固液分離；同樣取得良好的凈化效果。
權(quán)利要求
1.一種立體循環(huán)一體化氧化溝設(shè)備，由氧化溝和固液沉淀分離器組成，其特征在于所述的氧化溝是立體循環(huán)式氧化溝，其是由隔板將氧化溝分成上下兩部分，上部為好氧區(qū)，下部為缺氧區(qū)；在立體循環(huán)氧化溝上部分的一側(cè)壁上開有進(jìn)水口，在進(jìn)水口的前方安裝有曝氣轉(zhuǎn)刷；所述的固液沉淀分離器是一矩形容器，其底部混合液進(jìn)入口呈斜開口，在上部的側(cè)壁上設(shè)有溢流堰和出水口，在另一側(cè)壁上，且位于立體循環(huán)氧化溝下部處開有污泥回流口；固液沉淀分離器是安裝在立體循環(huán)氧化溝的側(cè)壁上，固液沉淀分離器的出水口在立體循環(huán)氧化溝的上部分，污泥回流口在立體循環(huán)氧化溝的下部分。
2.如權(quán)利要求1所述的立體循環(huán)一體化氧化溝設(shè)備，其特征在于所述的固液沉淀分離器安裝在立體循環(huán)氧化溝的側(cè)壁上，是指壁上開有進(jìn)水口對面的側(cè)壁。
3.如權(quán)利要求1所述的立體循環(huán)一體化氧化溝設(shè)備，其特征在于所述的隔板是安裝在固液沉淀分離器和立體循環(huán)氧化溝的內(nèi)側(cè)壁之間，并且隔板的兩端分別與立體循環(huán)氧化溝的側(cè)壁和固液沉淀分離器的內(nèi)側(cè)壁之間留有使水暢通循環(huán)的溝道；或隔板分別與立體循環(huán)氧化溝的側(cè)壁和固液沉淀分離器的內(nèi)側(cè)壁密閉連接，在隔板兩端分別開有使水暢通循環(huán)的孔。
4.如權(quán)利要求1所述的立體循環(huán)一體化氧化溝設(shè)備，其特征在于所述的固液沉淀分離器的污泥回流口，是設(shè)在溢流堰和出水口對面的側(cè)壁上。
5.如權(quán)利要求1所述的立體循環(huán)一體化氧化溝設(shè)備，其特征在于所述的固液沉淀分離器上進(jìn)一步在污泥回流口的上方開有一口，并在開口處連接一供部分混合液流入的中心管。
6.如權(quán)利要求1-5所述的立體循環(huán)一體化氧化溝設(shè)備的操作方法，其特征在于首先將污水由進(jìn)水口進(jìn)入裝有微生物群體的立體循環(huán)一體化氧化溝上部，通過曝氣轉(zhuǎn)刷裝置使被攪動的污水與微生物群體充分混合，使混合液呈好氧狀態(tài)；然后，混合液通過側(cè)邊的溝道或孔向下流入立體循環(huán)一體化氧化溝的下部，使混合液呈缺氧狀態(tài)，在反硝化菌的作用下將硝態(tài)氮還原為氮氣而從水中去除；反硝化以有機(jī)物為碳源；部分混合液從固液沉淀分離器底部的混合液進(jìn)入口進(jìn)入固液沉淀分離器中；或，當(dāng)立體循環(huán)氧化溝內(nèi)活性污泥濃度較大時，讓部分從固液沉淀分離器的中心管進(jìn)入固液沉淀分離器中的混合液，與從固液沉淀分離器底部進(jìn)入口進(jìn)入固液沉淀分離器中的混合液一起經(jīng)沉淀區(qū)，進(jìn)行固液分離；混合液經(jīng)固液分離后，與進(jìn)水等量的上清液經(jīng)溢流堰由出水口排出，污泥則通過流體力學(xué)的作用，由污泥回流口回流到立體循環(huán)一體化氧化溝內(nèi)，混合液在動能和勢能相互轉(zhuǎn)換的過程中，又通過另一側(cè)邊的溝道向上流入立體循環(huán)一體化氧化溝的上部，這樣在立體循環(huán)一體化氧化溝的上部和下部間呈立體循環(huán)流動；如此循環(huán)往復(fù)，污水得以凈化。
全文摘要
本發(fā)明屬于利用生化技術(shù)處理污水的設(shè)備,特別涉及一種立體循環(huán)一體化氧化溝污水處理設(shè)備及其操作方法。所述的氧化溝是立體循環(huán)式氧化溝,其是由隔板將氧化溝分成上下兩部分,上部為好氧區(qū),下部為缺氧區(qū);在上部分的一側(cè)壁上開有進(jìn)水口,前方安裝有曝氣轉(zhuǎn)刷;固液沉淀分離器的底部混合液進(jìn)入口呈斜開口,在上部的側(cè)壁上設(shè)有溢流堰和出水口,位于立體循環(huán)氧化溝下部處開有污泥回流口;固液沉淀分離器安裝在立體循環(huán)氧化溝的側(cè)壁上。
文檔編號C02F9/02GK1376642SQ0110972
公開日2002年10月30日 申請日期2001年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月27日
發(fā)明者劉俊新, 夏世斌 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心